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JP2641390B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JP2641390B2 JP6122978A JP12297894A JP2641390B2 JP 2641390 B2 JP2641390 B2 JP 2641390B2 JP 6122978 A JP6122978 A JP 6122978A JP 12297894 A JP12297894 A JP 12297894A JP 2641390 B2 JP2641390 B2 JP 2641390B2
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plasma processing
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誠二 寒川
己拔 篠原
博文 松本
勉 塚田
行人 中川
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Nihon Koshuha Co Ltd
NEC Corp
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Nihon Koshuha Co Ltd
Nippon Electric Co Ltd
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマ処理装置に関
し、特に高周波電界を利用して生成したプラズマを用い
て基板表面の処理を行うプラズマ処理装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、マイクロ波を利用したマイクロ波
プラズマエッチング装置として、２つの例が知られてい
る。第１の例は、図５に示すような特開昭５６−１５５
３５号公報記載のエッチング装置である。この装置はマ
イクロ波６０８による電子サイクロトロン共鳴放電中に
エッチング試料６１４をセットし、該試料のエッチング
処理を行うものである。一方、第２の例は、図６に示す
ような特開昭６０−１３４４２３号公報記載の装置であ
る。このエッチング装置は、プラズマ生成室７０１内に
反応性ガスを導入し、マイクロ波と磁場を作用させてプ
ラズマ生成室内に反応性ガスプラズマを生成させ、磁気
コイルによる発散磁界を利用して基板７１４を設置した
反応室７０２に導入するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の技術においては、マイクロ波や強磁界を用いるため装
置が大型で複雑になり、大口径化が難しいという問題点
がある。本発明は、このような従来の問題点を解決する
ためになされたもので、より低周波でマイクロ波と同様
に安定したプラズマを無磁場あるいは低磁場で生成でき
る１００ＭＨｚから１ＧＨｚの高周波電界を均一に効率
よく導入できるアンテナを有する小型のプラズマ処理装
置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、プラズマ生成
室内で高周波によって発生する電場を利用して処理ガス
をプラズマ化し、該プラズマを基板に照射して基板の表
面処理を行うプラズマ処理装置において、プラズマ生成
室内に導入波長の１／４長を有する複数のアンテナを放
射状に配置し、放射状に配置した各アンテナ間に、プラ
ズマ生成室の外周から導入波長の１／４長のアンテナを
交互に設置し、これらのアンテナに高周波信号を印加し
て励振させることを特徴とするプラズマ処理装置であ
る。本発明においては、互いに隣合ったアンテナに印加
される高周波の位相が１８０度ずれていることが好まし
い。さらにプラズマ生成室内に電場と直交する磁場を印
加する永久磁石がプラズマ生成室内または室外に設けら
れていることが好ましく、印加周波数が１００ＭＨｚか
ら１ＧＨｚであることが好ましい。
【０００５】
【作用】本発明では、プラズマ生成室内に複数のアンテ
ナを放射状に配置してインターデジタルに結合し、これ
に１００ＭＨｚから１ＧＨｚの高周波信号を加えて励振
する。この時、アンテナの長さを波長の１／４に設定す
る。このアンテナにより均一に効率よく１００ＭＨｚか
ら１ＧＨｚの高周波を導入でき、均一プラズマが生成可
能となる。また、１００ＭＨｚから１ＧＨｚの高周波を
用いるので、低磁界印加で電子サイクロトロン共鳴条件
を満たすことが可能であり、簡易な装置で高密度プラズ
マ生成が可能となる。また、放射状に配置した各アンテ
ナ間に、プラズマ生成室の外周から導入波長の１／４長
のアンテナを交互に設置し、該アンテナに高周波信号を
印加すること、および互いに隣合ったアンテナに印加さ
れる高周波の位相を１８０度ずらすことによって、より
均一な高周波電界を形成することが可能となる。
【０００６】
【実施例】次に、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。図１はプラズマ処理装置の一参考
例の構成図である。本装置は、高周波電界によりプラズ
マを生成する直径５００ｍｍのプラズマ生成室１で構成
され、該プラズマ生成室は、基板搬送室（図示せず。）
に隣接して設置されている。このプラズマ生成室１には
プラズマ生成用のガスを導入するガス導入口２が設けら
れているとともに、３００ＭＨｚ程度の高周波電界を導
入するアルミ製のアンテナ３が放射状に設置されてい
る。このアンテナ３は、プラズマ生成室内に直接設置さ
れる場合もあるが、プラズマ処理中の金属汚染を避ける
必要がある場合には、石英やセラミックスのような誘電
膜を介して設置される。図中、４は高周波印加点、１０
は基板ホルダ、１１は基板、１２はＲＦ電源である。
【０００７】また、図２はプラズマ生成室１上面に永久
磁石８を配置し、電子サイクロトロン共鳴プラズマを生
成させるプラズマ処理装置の一例である。例えば、３０
０ＭＨｚの高周波を印加する場合、電子サイクロトロン
共鳴を満たす磁場強度は１００Ｇ程度である。磁力線
は、電界の向きに対して垂直に設定されている。
【０００８】図３は本発明におけるアンテナ構造の一実
施例の構成図である。プラズマ生成室１の中心軸上に設
置された円筒から、導入波長の１／４長のアンテナ３を
偶数個放射状に設置してある。放射状アンテナ３の各ア
ンテナ間に外周方向から導入波長の１／４長のアンテナ
３ａを配列してインターデジタルに結合させた構成であ
る。本構成にすることによって、均一な高周波電界が形
成できる。
【０００９】図４は磁場を印加する場合の図２とは別の
一参考例におけるアンテナ構造の構成図である。電子サ
イクロトロン共鳴を満足するため、放射状アンテナの間
に極性が交互に異なる永久磁石８を配置して、電界に直
交する磁界を発生させるように構成されている。
【００１０】また、本発明においてアンテナにコンデン
サを挿入した場合には実効的な共振周波数を変化させる
ことができ、印加周波数を可変することが出来る。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラズマ
処理装置によれば、１００ＭＨｚから１ＧＨｚの高周波
電界を均一に効率よく導入でき、小型で簡易なプラズマ
処理装置を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】プラズマ処理装置の一参考例の構成図である。
【図２】プラズマ処理装置の別の一参考例の構成図であ
る。
【図３】本発明を適用したアンテナ構造の一実施例を示
す構成図である。
【図４】アンテナ構造の一参考例を示す構成図である。
【図５】従来例によるプラズマ処理装置の一例の構成図
である。
【図６】従来例によるプラズマ処理装置の別の一例の構
成図である。
【符号の説明】
１ プラズマ生成室 ２ ガス導入口 ３ アンテナ ４ 高周波印加点 ５ 水冷管 ６ 冷却水入口 ７ 冷却水出口 ８ 永久磁石 ９ プラズマ １０ 基板ホルダ １１ 基板 １２ ＲＦ電源 ６０７ ガス導入口 ６０８ マイクロ波 ６１４ エッチング試料 ７０１ プラズマ生成室 ７０２ 反応室 ７０６ マイクロ波電源 ７１２ 排気 ７１３ プラズマ引き出し窓 ７１４ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠原 己拔 横浜市緑区中山町1119番地 日本高周波 株式会社内 (72)発明者 松本 博文 横浜市緑区中山町1119番地 日本高周波 株式会社内 (72)発明者 塚田 勉 東京都府中市四谷５丁目８番１号 日電 アネルバ株式会社内 (72)発明者 中川 行人 東京都府中市四谷５丁目８番１号 日電 アネルバ株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−258400（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−32489（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−290428（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラズマ生成室内で高周波によって発生
    する電場を利用して処理ガスをプラズマ化し、該プラズ
    マを基板に照射して基板の表面処理を行うプラズマ処理
    装置において、プラズマ生成室内に導入波長の１／４長
    を有する複数のアンテナを放射状に配置し、放射状に配
    置した各アンテナ間に、プラズマ生成室の外周から導入
    波長の１／４長のアンテナを交互に設置し、これらのア
    ンテナに高周波信号を印加して励振させることを特徴と
    するプラズマ処理装置。
  2. 【請求項２】 互いに隣合ったアンテナに印加される高
    周波の位相が１８０度ずれている請求項１記載のプラズ
    マ処理装置。
  3. 【請求項３】 プラズマ生成室内に電場と直交する磁場
    を印加する永久磁石がプラズマ生成室内または室外に設
    けられている請求項１または２記載のプラズマ処理装
    置。
  4. 【請求項４】 印加周波数が１００ＭＨｚから１ＧＨｚ
    である請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ処理装
    置。
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